土木工程结构设计中的安全性与经济性

苗震

摘要： 对于土木工程而言，安全性和经济性一直是影响着该工程发展的两大关键因素，工程能否为企业赢得经济效益和社会效益很大程度上来源于最初的工程结构设计。最大限度地提升土木工程结构设计的安全性与经济性成为了建筑行业亟待解决的问题之一。

关键词： 土木工程；结构设计；安全性；经济性

引言：安全性与经济性是现代土木工程结构设计所必须兼顾的两项控制指标，但从目前我国建筑行业的发展现状来看，在实际工程中质量事故仍频频发生。因此，建筑的实用性与安全性则是其最为关注的核心问题。综合这两方面，土木工程结构设计的经济性与安全性则成为了建设企业与使用者的最终关注点。在本文当中，笔者主要围绕如何提升土木工程结构设计的安全性与经济性这一问题进行了论述，以期为相关行业工作者提供一定的参考。

1 土木工程结构设计中加强安全性与经济性的重要性

安全性是各类土木工程皆需遵守的一大原则，其保证了建筑施工与后续使用的安全，确保土木工程结构设计的安全性可保障建筑工程各项功能的发挥，也可促使施工完结后，建筑能达到国家安全标准。因混凝土具有良好的耐久性、抗压强度与安全性，长期以来其都被视作土木建筑的主要原材料。合理、科学地使用混凝土材料能在保证建筑结构安全性的同时，又提升建筑企业的经济效益并优化企业的社会形象，从而提升建筑企业的综合竞争力。近年来，相关事件的频发使得社会各行各业对建筑安全极为重视。当发生恶性安全事故时，企业效益与人员安全势必会遭受严重的损害。因此，安全可谓是一切工程活动的根本，唯有保证安全才有可能提升建筑企业的经济效益。鉴于此，在具体土木工程结构设计当中，设计人员需兼顾这二者时，切不可偏重一方或偏废一方。

2 土木工程结构设计的现状

2.1 工程设计不够坚固且安全标准较为宽松

在确保构件承载力的前提下保证建筑整体稳定性乃土木结构的一项基本设计原则。然而现阶段坍塌事故仍时有发生，工程设计缺乏牢固性易致使土木工程建筑的整体性能低下，在遭受强大的外力作用时，建筑则显得十分脆弱，严重时甚至会出现连续性倒塌的情形。对于建筑企业而言，此类事故必将导致其利益受损；而对于使用者而言，此类事故则会致使其生命财产安全遭受严重威胁。另一方面，与国外相关行业相比较，我国现行的土木工程设计安全规范、标准仍相对宽松，对于部分细部构造并未加以十分严格的把控。现行安全标准的管理内容只集中于几个方面，其仅对结构构件的承载力、分项系数、可靠度和结构耐久性等因素进行了严格控制。

2.2 建筑体牢固性较差

对于建筑物来说，影响其使用寿命的关键因素之一就是其牢固程度。建筑物的牢固性达不到一定要求在工程完成初期的使用过程中虽然看不出什么弊端，但随着使用年限的增加，许多问题就会接踵而来，例如，墙体破裂，严重的甚至会出现墙体坍塌的危险。这些问题不仅会影响到使用过程中的安全性，而且还极大地增加了后期的修复成本。

2.3 设计过程中将构造要求与结构计算混淆

部分结构设计人员在设计过程中会将构造要求与结构计算相混淆，从而致使土木建筑的功能性严重降低。在土木施工中，将结构柱与梁板体系有机配合可使建筑物的空间整体性得到控制，从而提升建筑物的抗震性。而若设计人员在工作中将构造要求与结构计算混淆，在面对地震等自然灾害时，房屋则会因整体性不足而出现节点失效、墙体开裂等现象。因此，设计人员在结构设计过程中应严格遵守规范要求，对受力构件进行设计的同时还要满足构造要求。而在实际的设计过程中，对于抗震性能并不做严格要求的土木项目，设计人员往往会忽略结构的整体性与结构延性，只简单地利用软件进行配筋设计而未进行概念设计分析。这样的建筑结构一旦遭受巨大的外力作用时，其受力构件易出现开裂、滑移、局部失稳等现象，从而致使建筑寿命严重受损。

3 提升土木工程结构设计的安全性与经济性的策略

3.1 加强工程设计的审核力度，从源头保障企业经济效益

为促使建筑工程结构设计工作优质高效，相关人员在工作过程中应全面渗入全过程管理思想，力求从工程的各个环节实施质量管理而不是一味偏重某一工程环节。从实际上来看，工程设计之于建筑工程的造价的影响程度较高[1]。因此，工程设计之于相关管理工作的重要性便可见一斑。为从源头上保障建设企业的经济效益，工程管理人员在工程设计环节应对建筑工程中的细节问题详加思考，从而极力将造价控制在较为平稳且合理的状态。在对结构设计进行审核时，为减少审核纰漏，审核人员可将设计工作按层级、按类别加以细分，而后再逐一加以审核，从而有效规避审核漏洞[2]。此外，在审核过程中审核人员需对各个设计相关参数加以核算，以确保各个参数精确无误，从而将工程问题扼杀在潜在阶段。

3.2 优化设计细节，注重各个施工环节的重点设计工作

随着我国经济化和城市化程度的提升，城市用地问题逐渐成为了城市规划建设过程中的瓶颈。受到城市用地问题的影响，近年来高层建筑的使用范围得到了显著的拓宽。在这一社会背景下，社会对于土木工程结构的抗弯刚度要求愈发严苛，而建筑刚度需以建筑的层间位移为参考指标。鉴于此，在实际的结构设计工作当中，设计人员应当结合工程实际来拟定工程项目中的构件刚度与其截面面积。地基乃各类土木工程项目的关键单元，其设计质量将对项目质量与安全性造成直接影响[3]。因此，在对地基加以设计时，设计人员应综合考虑地下水位、地质情况与施工环境，从而确保设计方案具备较强的经济可行性与安全性。此外，设计人员可利用地基对混凝土结构加以约束控制。一方面，相关人员需严格控制外部土压力对于混凝土结构的约束能力。另一方面，相关人员需严格控制内部混凝土结构的强度与刚度，以利于发挥地基土对结构的嵌固作用。

3.3 合理使用钢结构，提升土木结构设计的安全性与经济性

合理使用钢结构可提升建筑的抗弯性能，从而提升建筑的安全性并保障建筑企业的经济效益。一方面，基于钢结构技术的施工一般通过使用不同型材所组成的钢结构来提升土木建筑的抗弯性能，钢材的材料特性使得建筑的力学性能更为突出。当建筑投入使用之后，更佳的抗压性能可帮助其更好地应对地震等自然灾害，从而提升建筑的安全性。另一方面，钢结构技术的引入可较好地控制混凝土结构的坍缩、开裂现象[4]。由此看来，运用钢结构技术进行土木工程施工可有效规避传统混凝土结构所存在的缺陷，从而有效提升建筑的安全性。此外，在传统土木工程中，单一的混凝土结构通常会出现坍缩、开裂现象，从而致使结构维修养护费用的提升。而利用钢结构可有效规避混凝土的坍缩、开裂等现象，在提高结构服役期的基础上还可有效降低后期的维修养护费用。

结语：

安全性与经济性是当前土木工程结构设计需满足的两大原则。从我国现状来看，工程设计可靠性不够且部分规范标准要求偏低、设计过程中将构造要求与结构计算混淆等问题严重影响了土木工程结构设计的安全性与经济性。为此，建筑企业可采取加强工程设计的审核力度、优化设计细节、合理使用钢结构等措施来提高土木工程结构设计的安全性与经济性。

参考文献

[1]陳敬佳.如何保障土木工程设计工作的安全性与经济性[J].建材与装饰，2018（36）：96.

[2]张泽浩，张聪.保障土木工程设计工作的安全性与经济性的方式[J].经贸实践，2017（11）：67.

[3]余添朋.提高土木工程结构设计中的安全性及经济性的方法分析[J].江西建材，2016（14）：9-10.

[4]郝敏.浅谈土木工程结构设计中的安全性与经济性[J].黑龙江科技信息，2013（27）：248.